Nous voulons modéliser l'action du vent sur la samare en vol.

Nous estimons que la samare se déplace à 99 % de la vitesse du vent lors de la chute.

Cette information nous a été confirmée par Alberto Giardinelli.

Procédé :

- Nous calculons la vitesse moyenne d'une samare qui chute lorsque la rotation a déjà commencé. Nous ne prenons pas en compte la mise en rotation.
Le résultat trouvé est 1 m/s.

- Nous choisisons une hauteur d'arbre. Nous la choisisons selon un critère: elle correspond à la taille moyenne d'un érable. La hauteur est de 25 mètres.

- Nous calculons la durée de la chute de la samare, celle-ci dépend de la distance qu'elle parcourt et de la vitesse qu'elle a.

Nous l'avons calculé à l'aide de l'équation :

En considérant que la vitesse de la samare est quasiment égale à celle du vent, nous avons cherché l'endroit où elle atterrirait à l'aide de l'équation :

Nous avons cherché plusieurs points que nous avons entrés dans Régressi, une fonction de forme linéaire a ensuite été dessinée.

Voici ce que nous avons obtenu:

                        Modélisation de la distance parcourue pour un arbre de 25mètres de haut en fonction de la vitesse

Interprétation :

Plus le vent est fort, plus la distance entre l'arbre et la samare au sol est important. Les samares peuvent se retrouver très rapidement à plusieurs dizaines de mètres de l'arbre.

Conclusion :

Cette modélisation montre l'impact du vent sur la dissémination des graines : plus le vent est fort, plus elles se retrouvent loin de l'arbre d'origine.

Limites de la méthode :

- Le vent ne suit pas une trajectoire constante mais peut être perturbé par des obstacles qu'il rencontre, la samare elle-même peut finir son parcours sur un arbre par exemple.

- La distance dépend de plusieurs facteurs, notamment la hauteur de l'arbre..

Nous souhaitons maintenant expérimenter et observer de nos propres yeux afin de valider ou non notre hypothèse de début et de répondre à la question suivante:

Les résultats trouvés avec la modélisation s'observent-ils à plus petite échelle?

On observe donc l'influence du vent sur la trajectoire de chute. L'expérience est également menée sur une graine seule de la même espèce. L'expérience a été réalisée avec deux forces de vent différentes : le niveau faible du ventilateur, et le niveau fort.

Expérience quantitative : nous ne parlerons pas avec des chiffres pour cette expérience étant donné la difficulté de connaître précisément la force du vent créée par la ventilateur.

Matériel :

- Graines de l 'érable à feuilles d'Obier

But :

- Montrer l'influence du vent sur la distance parcourue durant la chute de la samare.

Déroulement :

A l'intérieur :

- Ventilateur allumé sur la force la plus puissante puis la moins puissante.

- On lâcheverticalement une samare dans la trajectoire du vent (la samare rencontre le vent lorsqu'elle est en rotation, il faut ainsi la lâcher plus haut que le ventilateur).

- On reproduit l'expérience avec l'échantillon complet.

- On note où atterrissent les 2 groupes de samares (Force 1 et force2).

- On dépose deux repères (des bandes blanches) afin de visualiser les différences.

Résultats :

- Lorsque le ventilateur est réglé sur sa puissance minimale, on observe que les samares, toutes lancées depuis la même hauteur touchent le sol à peu près au même endroit. Une minorité de samares atterrissent en retrait, ou au contraire plus loin de cette zone.

- Lorsque que l'on répète l'expérience avec le ventilateur réglé sur sa puissance maximale, les samares se comportent de la même manière : on observe que les graines atterrissent toujours dans une même zone, malgré quelques exceptions. Cependant, cette zone se situe à une distance plus élevé du ventilateur, que celle observée lors de la première phase de l'expérience avec le ventilateur réglé sur la puissance minimale.

On en déduit que la distance parcourue par la samare est proportionnelle à la force du vent. Ainsi, plus le vent est fort lors de la chute de la graine, plus celle-ci pourra s'éloigner de l'arbre. Le vent joue donc un rôle important dans la dispersion des graines ailées. Ainsi, plus le temps de chute est long, plus la distance d'exposition au vent est élevée.

Conclusion :

Ainsi, on constate le rôle important du vent dans la dispersion. La forme particulière du fruit (akène ailé) lui permet de rester en l'air plus longtemps, et ainsi d'augmenter le temps d'exposition au vent. L'aile constitue une surface de contact importante qui favorise la "prise au vent". De plus, elle est très légère, et ne pénalise pas la dispersion en ajoutant du poids à la graine.

Le vent est un facteur essentiel dans la dispersion des graines de l'érable. Il permet aux samares de s'éloigner de l'arbre d'origine pour trouver des conditions favorables à la pousse d'un nouvel arbre. La samare atterrit ainsi dans un lieu dégagé où l'arbre aura la possibilité de pousser haut.

Par ailleurs, le vent exerce une force importante sur l'aile. Le pédoncule (définition en annexes) se rompt alors. La graine est ainsi libérée en conditions de vent assez fort, ce qui favorise la dispersion.

Nos observations

Nous avons lâché des samares proches du ventilateur, nous avons noté que le tourbillon créé par les pales est particulièrement violent et amène des turbulences. Ainsi, nous avons réalisé plusieurs essais avant de trouver un vent stable.

Nous pouvons lier cette observation à l'importance des conditions météorologiques de la nature qui ne cessent de changer.

En effet, nous avons noté que le vent fort était idéal pour la dispersion à grande distance : par temps instable (chaud et sec) avec un faible vent horizontal, le pourcentage de graines/fruits qui dépassent la barre des 100m est nettement supérieur à celui observé par temps très agité avec du vent fort ou des bourrasques.

Le temps instable favorise les courants d'air chauds ascendants et les turbulences thermiques qui permettent aux graines et fruits de monter et d'être entraînés par un faible vent horizontal.

Au contraire, un vent fort (souvent associé en plus à de la pluie) rabat les graines et fruits au sol et anéantit la possibilité d'un transport à longue distance.

Nous avons vu que le vent transportait les samares durant la chute. Mais qu'en est-il de son action lorsqu'elles sont au sol?

But:

-montrer le comportement de la graine une fois au sol en fonction du ventilateur.

Déroulement:

A l'extérieur :

- On observe le mouvement des samares, leur comportement une fois sur terre.

Résultats:

Lorsque le ventilateur est pointé sur le tas de graines au sol sur une surface plane, les samares adoptent toute la même position sous l'effet du vent : la samare s'aligne dans l'axe du vent, la graine au plus proche du vent.

Nous renouvelons l'expérience sur la terre (conditions dans la nature). Les samares adoptent le même comportement.

En effet, la surface d'exposition au vent de l'aile est plus importante que celle de la graine. Ainsi, l'influence du vent sera plus importante sur l'aile que sur la graine. La graine est de même plus lourde. De ce fait, sous l'effet du vent, l'aile, sera la partie de la samare la plus éloignée du lit du vent. Ainsi, les samares soumises au vent adoptent toute une position semblable. Ce placement particulier permet à la graine d'atteindre un état stable : en effet, durant l'expérience, on constate qu'une fois que les akènes sont dans cette position, elles ne bougent plus, et ce même lorsque le ventilateur est à sa puissance maximale. Le flux d'air qui arrive sur la samare génère une force qui la plaque au sol.

Conclusion:

Une fois sur la terre, la samare ne sera plus jamais mise en mouvement grâce à l'impossibilité du vent de l'emporter ailleurs.

Ainsi l'anémochorie est une dispersion efficace dans la mesure où elle permet à la samare de trouver un lieu idéal de germination : espace ensoleillé, sans arbre.